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Eigensichere Bremswiderstände

Text: Joachim Klingler, Frizlen
Mittels DC-Powerswitchen können Bremswiderstände unabhängig von ihrer Bauart eigensicher überwacht werden, so dass eine Überhitzung durch rechtzeitiges Abschalten verhindert wird. Eine neue Lösung ist jetzt sogar mit UL-Zulassung erhältlich.

Bremswiderstände bedeuten bei Normalbetrieb gleichzeitig auch Wärmeentwicklung, da die zugeführte überschüssige Energie innerhalb der Bremswiderstände in Wärme umgewandelt wird. Je nach Hersteller und Umgebungstemperatur können sich bei Nennlast Oberflächentemperaturen von 250 bis 350° C ergeben. Außerhalb der Nennbedingungen betrieben kann es sogar zum Brand des Widerstands kommen.

In der Praxis gibt es folgende bekannte Szenarien, welche die Betriebsicherheit gefährden können.

  1. Nicht projektierte Überlasten, hervorgerufen durch zu kurz hintereinander folgende Bremszyklen (typisch: Anwenderprogrammierte Verkürzung von Maschinenzyklen)

  2. Zu hohe Spitzenbremsleistungen führen zu unzulässig hohen Erwärmungen des Bremswiderstandes (aufgrunddessen unzulässig hohe rotative oder potentielle Lasten).

  3. Defekter Zwischenkreis aufgrund durchlegierter Halbleiter (Choppertransistoren/IGBT). In diesem Fall liegt am Bremswiderstand konstant die gleichgerichtete Zwischenkreisspannung an, die sich aus der Netzspannung ergibt.

Bisherige mögliche Schutzmaßnahmen lauten Temperaturschalter, thermisches Überstromrelais, Halbleitersicherung und eigensichere Bremswiderstände in gekapselter Bauform. Durch geeignete Überwachungseinrichtungen wie durch Temperaturschalter oder thermisches Überstromrelais können die vorstehend unter 1 und 2 genannten Überlasten erkannt werden. Je nach Auslegung des Bremswiderstands erkennt jedoch ein eingebauter Temperaturschalter die Überlastung möglicherweise erst zu spät. Selbst wenn der Fehler rechtzeitig erkannt und gemeldet wird, so ist die Gefahr erst dann gebannt, wenn der Frequenzumrichter durch die Maschinensteuerung mittels zusätzlicher Schalteinrichtung vom Netz getrennt wird. Auch durch Verwendung von Halbleitersicherungen mit groben Stufungen der Stromwerte und schneller Auslösecharakteristik kann der Applikation oftmals nicht wirklich entsprochen werden.

Gekapselte Widerstände können durch ihre geschlossene Bauart eigensicher ausgeführt werden. Sie werden jedoch nur im Bereich weniger 100 Watt bis in den unteren einstelligen Kilowatt Bereich angeboten, da größere Leistungen sofort zu deutlich höheren Kosten führen. Mit dem DC-Powerswitch können nun Bremswiderstände unabhängig von ihrer Bauart eigensicher überwacht werden, sodass eine Überhitzung durch rechtzeitiges Abschalten verhindert wird. Durch die skalierbare Ausführung erfolgt die Anpassung exakt an die jeweilige Applikation. Die volle Dynamik für den Antrieb ist damit gewährleistet. Nahezu 1000 Aufzüge wurden so beispielsweise mit DC-Powerswitch in Verteilungen nachgerüstet und dadurch die Brandgefahr im Aufzugsschacht auf ein Minimum reduziert.

Im Aufbau ähnlich zu einem AC-Motorschutzschalter erkennt der DC-Powerswitch Überlasten am Bremswiderstand, schaltet die Widerstandslast ab und meldet die Abschaltung über einen Meldekontakt. Anschließend kann der DC-Powerswitch wie ein Motorschutzschalter durch Schalterumlegen wieder in Betrieb gesetzt werden.

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